根据《年报》的统计数据分析,1986~1997年全国建制市用水量呈现出如下5个明显的特征。
(一)总用水量增长态势逐渐趋缓
1986~1989年,我国城市总用水量由262.3亿m3快速增长到376.1亿m3,年均增长率高达12.7%;1990~1994年,总用水量由359.8亿m3增长到455.8亿m3,年均增长率为6.1%,增长速度比前一阶段明显下降,不但年均增长率减少近50%,而且年均绝对增长量也由37.9亿m3/a减到了23.8亿m3/a;1995~1997年,城市总用水量不但没有增长,反而由437.1亿m3减到433.2亿m3,与1994年相比则下降了22.6亿m3,城市用水量出现了连续3年的负增长(图1-3)。图1-3三条用水变化曲线的对比表明,城市总用水量的这一变化特征主要是受城市工业用水量变化的影响。
为进一步深入分析我国城市用水量的变化特征,对北方地区所属209个城市及拟建南水北调工程东线和中线受水区天津、沧州、衡水、德州、济南、济宁、聊城、烟台、青岛、威海、枣庄、泰安、潍坊、东营、淄博、鹤壁、新乡、焦作、郑州、平顶山、许昌、漯河、南阳、濮阳、安阳、邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、北京等31个重点城市的用水情况进行了统计,与全国城市用水的变化作了对比分析。
图1-5 北方地区城市用水量历史变化曲线
1986~1997年,北方地区城市用水量由72.4亿m3增加到116.1亿m3,年增幅为4.3%,其中1986~1994年增长较快,1994年以后增长明显趋缓,特别是1995年以后出现了基本稳定的趋势(图1-5)。同一时期南水北调工程东中线受水区31个重点城市,其用水量的变化呈现出与全国城市总体变化十分类似的特征,其间也经历了快速增长、缓慢增长和基本稳定三个阶段。其中1986~1988年是快速增长阶段,总用水量由37.1亿m3增长到41.1亿m3,年均增长率达5.2%;1988~1994年期间的年均增长率比前一时期有了明显的下降,5年间年均增长率为3.7%;至1994年缓慢增长到51.3亿m3,以后进入基本稳定阶段;1999年总用水量为52.4亿m3。1994~1999年间均增长率只有0.43%,其间还出现了1995年和1998年均低于1994年的情况(图1-6)。北方地区209个城市及南水北调工程东中线受水区31个重点城市总用水量呈现出的变化特征与全国总体状况类同,表明近十几年我国城市用水量的变化不是偶然的,而有其深刻的社会、经济、环境和技术发展背景,需要做进一步研究。
图1-6 受水区重点城市用水量历史变化曲线
(二)工业用水量呈波段式增长
1986~1997年间,工业用水量(含城市规划区内的部分电力工业用水)年均递增率仅为2.7%,但在1989年和1994年却出现了两个峰值,反映了近12年来工业用水量增长的两个阶段。第一阶段是1986~1989年,工业用水量以年均13.9%的速度递增,1989年达到283.0亿m3,1990年回落至259.0亿m3;1991年开始了第二阶段的增长,但增幅明显减缓,1991~1994年的年均递增率仅为5.1%,1994年总量达到313.6亿m3,1995年大幅回落至273.6亿m3,1996年以后趋于稳定。工业用水的这种波段式增长的特征及增长速度的变化,既反映了我国经济的周期性发展和工业结构的调整节奏,又与工业用水复用率的逐步提高及节约用水技术的发展有关。进一步分析表明,节水因素可能占主导作用。
1986年以来,全国建制市用水量的变化与我国工业发展和城市节水在各时期的不同力度相吻合。20世纪80年代以后,我国工业进入高速发展时期,工业增加值的年均增长率达到10%以上,1985年甚至达到18.2%,工业的高速发展引起了80年代城市总用水量的急速增长,因而也对城市供水造成了压力,城市节约用水的力度随之加大。自1983年原城乡建设环境保护部在北京召开全国城市节水工作会议之后,1988年经国务院批准,建设部又颁布了《城市节约用水管理规定》,城市节约用水工作开始进入法制轨道,实行了计划用水管理和超计划加价水费制度,对工业用水复用率低于40%的城市采取了不得新增工业取水量的措施,城市节水力度加强了,在此之后城市总用水量进入缓慢增长阶段。1991~1993年,建设部相继颁发了《城市用水定额管理办法》、《城市地下水开发利用保护管理规定》等规章和一系列重要文件,对各主要用水单位采取了规定单位年度用水定额并将其纳入城市计划用水和节约用水管理的办法;对于工业用水复用率低于40%的城市除继续坚持不予新增工业用水量外,还采取了限制其新建取水工程的措施;同时加大了城市排水设施使用费和污水处理费的征收力度及水价的调整幅度,进一步加强了城市节水;加上1994年以后全国进入了国民经济调整时期,工业用水的增长需求开始下降,进而进一步减弱了总用水量增长势头,城市用水进入基本稳定阶段。
北方地区209个城市和南水北调工程东中线受水区31个重点城市,与全国城市工业用水量的总体变化情况一致,并且1994年以后工业用水量都呈现出负增长的趋势。其中北方地区209个城市至1997年下降了1.7亿m3,1994~1997年年均下降率0.5%,31个重点城市至1999年下降了6.1亿m3,1994~1999年年均下降率为4.2%(图1-5、图1-6)。
城市工业用水量的发展变化,是近十几年来我国工业发展经济结构不断优化、工业技术装备水平日益提高和工业用水复用率逐年上升的结果,但工业用水复用率的上升所起的作用在各个时期是不同的。如1983~1988年,全国城市工业用水量的变化主要是工业发展引起的用水需求快速增长和工业用水复用率上升共同作用的结果,这一时期工业用水量由174.3亿m3快速增长到了391.0亿m3,年均增长率为17.5%,其中复用量由31.4亿m3增长到156.4亿m3,虽然复用量年均增长率高达37.9%,但由于工业用水量增长迅猛,工业取水量仍保持了年均增长率为10.4%的高速增长(图1-7)。1989~1994年,全国城市工业用水量的变化是工业技术进步和工业用水复用率上升的共同结果,这一时期工业用水量由514.5亿m3增长到729.3亿m3,年均增长率下降到7.2%,因而在工业用水复用量由231.5亿m3增长到415.7亿m3情况下,工业取水量年均增长率只有2.1%。1994年以后,在工业用水复用率继续起着重要作用的同时,工业结构性调整的作用则明显增强,1999年工业用水量为633.1亿m3,比1994年减少了96.2亿m3,因而在工业用水复用率上升不多(由57%上升到63%)的情况下,工业取水量便由313.6亿m3下降到236.5亿m3。我国工业用水近十几年来的变化,与日本1965~1973年间工业用水的历史基本吻合(图1-8),而日本,以及美国、德国等西方发达国家,其工业用水量自20世纪70年代以后已陆续进入零增长或负增长的阶段,表明工业化进程中工业用水量由快速增长到缓慢增长、基本稳定、甚至负增长是工业用水发展变化的必然规律。尽管我们目前尚不能断定我国城市工业用水量已进入负增长阶段,但近十几年来其所呈现出来的变化特征以及1994年以来的变化趋势表明,工业用水量高速增长的时期已经成为历史,今后支撑工业持续发展的将是工业用水效率的不断提高,而不是用水量的持续增长。
图1-7 全国城市工业用水指标历史变化图
图1-8 日本工业用水发展变化情况
(三)生活用水量持续增加(www.daowen.com)
1986~1997年,生活用水量从70.7亿m3持续增加到175.7亿m3,年均递增率为8.6%,略高于同期用水人口6.1%的递增率;同期人均生活用水量的年均递增率为2.3%,即由165L/d提高到213L/d。城市生活用水量的持续增加主要是城市化进程加快导致用水人口的快速增长所致;人均生活用水量的增长,一方面反映了市民的用水条件和卫生设施正在得到逐步改善,另一方面也与用水的浪费有关。
综合图1-3、图1-5、图1-6不难看出,近十几年来我国城市的生活用水量无论是全国总体状况,还是北方地区209个城市,或是南水北调东中线受水区31个重点城市,都呈近于直线式的逐年上升之势。相关分析表明,城市生活用水量的决定因素是城市人口,因而在城市发展到一定程度、城市人口达到一定规模而趋于稳定之前,城市生活用水量还将持续增长。
(四)人均综合用水量呈下降趋势
1986年全国城市人均综合用水量为222m3/a,1989年的峰值为254m3/a,1989~1997年年均递减率为3.4%,1995年以后基本稳定在200m3/a以内,1997年为192.5m3/a,1999年又下降到178m3/a(图1-9),人均综合用水量并没有随着工业发展和总用水量的增加而增长,反而在总体上呈现出波动式下降趋势。北方地区209个城市、南水北调工程东中线受水区31个重点城市,以及黄淮海3个流域城市的人均综合用水量,近十几年来总体上呈现出波动式下降的趋势,这一基本特征均未出乎全国总体变化特征之外。全国城市人均综合用水量的变化经历了3个基本阶段:1986~1989年为快速增长阶段,1989~1994年为波动式下降阶段,在经历了1994~1995年的快速下降之后,1995~1999年呈现出基本稳定并略有下降的趋势。全国城市人均综合用水量变化过程中的3个基本阶段在时间上与总用水量的3个变化阶段相一致。由于20世纪90年代以前城市供水设施建设滞后,重点城市和北方地区以及黄、淮、海流域在1986~1989年间表现为波动式下降,其后直至1994年前后进入基本稳定阶段,1994年之后进入下降阶段。虽然重点城市及其所在黄、淮、海流域和北方地区人均综合用水量变化在各个阶段的表现有别于全国平均水平,但3个基本阶段在时间上与全国城市的平均水平基本吻合,且1986年以来呈波动式下降的总体趋势与全国平均水平相同。这是产业结构调整和城市节水成效的综合反映,也是我国城市人均综合用水量变化的第一个基本特征。
我国城市人均综合用水量变化的第二个主要特征是不同区域间的差异性。受水资源条件制约,北方地区209个城市、黄淮海流域城市以及南水北调工程东中线受水区31个重点城市,其人均综合用水量在总体上低于全国平均水平,反映出这些区域水资源相对短缺及气候差异的状况。
图1-9 城市人均综合用水量历史变化曲线
我国城市人均综合用水量变化的第三个特征是总体状况及各区域的趋同性,从图1-9可以明显看出,1995年以来北方地区209个城市、黄淮海流域城市、南水北调工程东中线受水区31个重点城市,其人均综合用水量趋于一致,同时全国城市的平均水平也与前者之间的差别有了较明显的减少,表明在不同水资源条件的地区,城市用水已趋于理性化,资源节约与资源保护的社会意识已经对城市用水行为产生了重大影响。
(五)城市用水量与用水人口关系密切
1986~1997年,我国城市用水人口由1.18亿增加到2.25亿,同期生活用水量和总用水量分别由70.7亿m3和262.3亿m3增长到175.7亿m3和433.2亿m3,根据相关分析,城市总用水量Q总、城市生活用水量Q生活与用水人口X之间的关系为:
上述关系式表明:
第一,城市总用水量和城市生活用水量与城市用水人口之间具有高度的相关性,相关系数分别高达0.91和0.99。因此,随着城市人口和城市用水人口的进一步增加,城市总用水量和城市生活用水量必然随之增长。
第二,Q总=151.4X+118.3和Q生活=93.8X-42.9两个函数的截距分别是正截距和负截距,因而具有不同的意义。将式(1-1)和式(1-2)两边同除以X后得:
式(1-3)表示,城市人均综合用水量是一个常数与用水人口的反比例函数之和,是用水人口的减函数。因此,随着城市用水人口的增加,城市人均综合用水量将逐步降低。
式(1-4)表示,城市人均生活用水量是一个常数与城市用水人口的反比例函数之差,是用水人口的增函数。因此,随着城市用水人口的增加,城市人均生活用水量将进一步增加。
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